Struttura e Ruolo Biologico di Lipidi e Carboidrati

I Lipidi: Composizione e Funzioni

I lipidi sono composti eterogenei insolubili in acqua e solubili in solventi organici. Sono idrofobici e rappresentano la principale riserva energetica dell’organismo.

I Trigliceridi e le Loro Reazioni

I trigliceridi sono formati da una molecola di glicerolo e tre di acidi grassi. Servono come riserva energetica, isolamento termico e favoriscono l’assorbimento delle vitamine. I grassi (animali) sono solidi e contengono acidi grassi saturi, mentre gli oli (vegetali) sono liquidi e contengono acidi grassi insaturi. Si formano per esterificazione tra glicerolo e acidi grassi, con eliminazione di acqua. Gli acidi grassi sono catene di idrocarburi con gruppo carbossilico, saturi o insaturi.

Principali Reazioni dei Trigliceridi

1. Idrogenazione: aggiunta di idrogeno ai doppi legami per trasformare gli oli in grassi solidi.
2. Idrolisi alcalina (saponificazione): reazione con una base forte che produce glicerolo e sali di acidi grassi (saponi).

Il sapone è una molecola anfipatica con testa idrofila e coda idrofobica. In acqua forma micelle che inglobano il grasso, permettendone l’eliminazione. Le emulsioni sono miscele stabili di liquidi immiscibili rese possibili da agenti tensioattivi.

Lipidi Strutturali e di Riconoscimento

Fosfogliceridi e Sfingolipidi

I fosfogliceridi sono composti da glicerolo, due acidi grassi e un gruppo fosfato legato a un gruppo polare. Sono anfipatici e formano doppi strati in acqua, come nelle membrane cellulari. I fosfolipidi hanno struttura simile e costituiscono la base delle membrane, dove le teste idrofile si orientano verso l’esterno e le code idrofobiche verso l’interno.

Gli sfingolipidi, anch’essi anfipatici, contengono sfingosina, un acido grasso, un gruppo fosfato e un amminoalcol. Si trovano nella guaina mielinica dei neuroni e favoriscono la trasmissione nervosa.

Glicolipidi

I glicolipidi sono formati da sfingosina, acido grasso e zuccheri. Si trovano sulla superficie della membrana cellulare e servono per il riconoscimento cellulare.

Lipidi Non Saponificabili: Terpeni e Steroidi

I terpeni sono lipidi non saponificabili derivati dall’isoprene.

Gli steroidi derivano da uno scheletro policiclico (sterano).

Il Colesterolo e i Suoi Derivati

Il colesterolo è lo steroide più abbondante, stabilizza le membrane ed è precursore di acidi biliari, ormoni e vitamina D. È trasportato da LDL (che porta il colesterolo ai tessuti) e HDL (che lo riporta al fegato).

Gli acidi biliari derivano dal colesterolo e favoriscono la digestione dei grassi.

Gli ormoni steroidei comprendono testosterone, estrogeni, progesterone e corticosteroidi, che regolano metabolismo e stress.

Le Vitamine Liposolubili

Le vitamine liposolubili si sciolgono nei grassi e si accumulano nel fegato:

• Vitamina A: vista e salute di pelle e mucose.
• Vitamina D: assorbimento di calcio e fosforo; la carenza causa rachitismo e osteoporosi.
• Vitamina E: antiossidante, protegge le cellule e favorisce la fertilità.
• Vitamina K: necessaria per la coagulazione del sangue.

Le Biomolecole Fondamentali

Le biomolecole sono macromolecole complesse formate principalmente da carbonio, idrogeno e ossigeno. Sono composti polifunzionali (con più gruppi funzionali) e polimeri formati dall’unione di monomeri.

I Carboidrati: Energia e Struttura

I carboidrati contengono carbonio, idrogeno e ossigeno. Hanno funzione energetica (amido, glicogeno) e strutturale (cellulosa, chitina) e si classificano in base alla complessità.

Monosaccaridi: Struttura e Anomeri

I monosaccaridi hanno formula generale C_nH_2nO_n e, a seconda del numero di atomi di carbonio, si distinguono in triosi, tetrosi e pentosi.

Possono essere aldosi (con gruppo aldeidico) o chetosi (con gruppo chetonico). L’aldoso più semplice è la gliceraldeide, con due forme enantiomere D e L; in biologia sono importanti i monosaccaridi della serie D, come D-glucosio, D-galattosio, D-ribosio e D-fruttosio.

In soluzione acquosa, i monosaccaridi formano strutture cicliche (emiacetali) rappresentate con le formule di Haworth. La chiusura dell’anello genera due anomeri: α (OH sotto il piano) e β (OH sopra il piano).

Disaccaridi e Polisaccaridi

I disaccaridi si formano con un legame glicosidico tra due monosaccaridi tramite una reazione di condensazione. L’unione di molte unità di monosaccaridi forma i polisaccaridi, che possono essere:

• omopolisaccaridi (un solo tipo di monosaccaride)
• eteropolisaccaridi (più tipi di monosaccaridi)
• a catena lineare o ramificata

La cellulosa, formata da legami β-glicosidici, è il principale costituente della parete delle cellule vegetali e non è digeribile dall’uomo.